Прокладка магистральных кабелей является одной из наиболее трудоемких операций при выполнении работ по монтажу систем автоматизации. В настоящее время все более широкое распространение получают системы электроавтоматики, поэтому постоянно возрастает объем прокладываемых контрольных кабелей. Кроме того, в связи с развитием автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), работающих в комплекте с электронно-вычислительными машинами (ЭВМ), возрастает также и количество прокладываемых кабелей связи, соединяющих центральные операторские помещения и диспетчерские пункты с ЭВМ.
Магистральные трассы электрических проводок систем автоматизации прокладывают, как правило, на высоте по технологическим и кабельным эстакадам, в стесненных условиях технических этажей зданий и сооружений, кабельных каналов, галерей и т.д. Эти трассы имеют большую протяженность, могут образовывать много подъемов, спусков, поворотов, проходов. Поэтому для выполнения работ в сжатые сроки без значительного увеличения численности рабочих тяжелый и непроизводительный ручной труд по прокладке большого количества магистральных кабелей механизируют. Известны изготовляемые предприятиями энергетики комплекты и комплексы для механизированной прокладки жестких и прочных силовых кабелей. Однако они не пригодны для прокладки контрольных кабелей систем автоматизации, так как рассчитаны на большие усилия тяжения и могут привести к повреждению кабелей.
За базу комплекта для механизированной прокладки контрольных кабелей может приниматься часть механизмов из комплекса оснастки для прокладки кабелей, выпускаемого предприятиями Главэлектро- монтажа, с добавлением необходимых устройств, приспособлений и механизмов. Такой комплект рекомендуется для механизации работ по прокладке контрольных кабелей и кабелей связи всех типов диаметром от 14 до 50 мм на кабельных трассах, имеющих не более десяти поворотов на угол до 90° и прокладываемых в кабельных галереях, взрывобезопасных помещениях, наружных установках и сооружениях. В комплект (рис. 1) входят: тяговая электролебедка 7—1 шт.; вспомогательная лебедка 75 — 1 шт.; кабельный концевой захват 27 — 2 шт.; кабельный домкрат 16 — 2 шт.; ограничитель тяжения кабеля 2 — 1 шт.; угловые секции роликов 5, 8, 9 и 14 — 10 шт.; линейные ролики 4, 11 и 13 — 90 шт.; компенсатор 22 — 1 шт.; опора 15 — 2 шт. В этом комплекте тяговая и вспомогательная лебедки, кабельные домкраты и концевые захваты взяты из существующего комплекта средств механизации Главэлектромонтажа.
Барабан с кабелем устанавливают на кабельных домкратах типа ДК-3. Трос тяговой электролебедки, предназначенной для протягивания кабеля по трассе, предварительно прокладывают с помощью вспомогательной лебедки до барабана с кабелем. На кабель надевают концевой кабельный захват и соединяют его с компенсатором.
Необходимость в компенсаторе обусловлена следующими причинами. При протягивании с помощью лебедки и каната контрольных кабелей с жилами малого сечения крутящий момент, возникающий при раскручивании тянущего каната, закручивает кабель относительно продольной оси. Закручивание кабеля нарушает скрутку жил, может привести к нарушению изоляции между жилами и выводу кабеля из строя. Для устранения этого явления применяют компенсатор, предохраняющий протягиваемый кабель от скручивания.
Рис. 1. Комплект оснастки для механизированной прокладки контрольных кабелей:
1 - тяговая лебедка; 2 - ограничитель тяжения кабеля; 3 ~ металлическая колонна; 4, 11, 13 - линейный ролик; 5, 8, 9, 14 - угловая секция роликов; 6 — переходная конструкция;
7, 24 -металлоконструкция; 10-колонна; 12 - стенка; 15 - опора; 16 - кабельный домкрат; 17 - кабельный барабан; 18 - вспомогательный захват; 19 - трос вспомогательной лебедки; 20 - кабель; 21 – кабельные лебедки 22 - компенсатор; 23 - трос тяговой
Компенсатор (рис. 2) представляет собой сборную конструкцию две части которой могут вращаться независимо друг от друга. В конусе 2 компенсатора установлен подшипник качения типа 1-ЕШ17, в который посажена ось 1. Фланец 3 крепится к конусу шестью винтами М4* 16 мм. Для закрепления троса с одной стороны и кабеля с другой стороны компенсатора в его оси и фланце предусмотрены проушины диаметром 12 мм.
Допустимое осевое усилие в компенсаторе не превышает 10 кН, допустимый крутящий момент, передаваемый компенсатором, не более 1 Н-м. Компенсатор обеспечивает угол поворота оси подшипника относительно горизонтальной оси корпуса не менее 10°.
Конструкция компенсатора не имеет выступающих частей и острых углов, что обеспечивает его плавное вхождение в ручьи роликов на прямых и криволинейных участках трассы. Компенсатор имеет габариты: длину 85 мм, диаметр 48 мм; масса компенсатора 0,8 кг.
Для облегчения протягивания кабеля на прямых участках трассы устанавливают линейные ролики, а на поворотах — угловые секции роликов.
Линейные ролики изготовляют на подшипниках качения и могут быть двух типов (рис. 3). Для прокладки кабелей по кабельным полкам применяют ролик, разработанный в компании "Уралмонтажавтоматика" и показанный на рис. 3, е. За счет подпружиненных захватов ролик надежно закрепляется в перфорации кабельной полки. Однако при прокладке кабелей в лотках или коробах такие ролики не могут применяться, так как лотки и короба устанавливаются на полки и ролик не к чему крепить. В таких случаях может быть применен консольный ролик (рис. 3, б). Ролик устанавливают на опору из трубы или прутка диаметром 20 мм. Опора может привариваться непосредственно к опорной конструкции трассы (кабельной полке, кронштейну и т.п.), а также к плоской пластине, привариваемой, в свою очередь, к металлическому строительному основанию или пристреливаемой к бетонной стене.
Максимально допустимая нагрузка на ролик не должна превышать 1 кН. Линейные ролики имеют габариты: с подпружиненным захватом 365x160x160 мм, консольные 220x160x160 мм; масса роликов соответственно 1,8 и 2,2 кг.
Рис. 2. Компенсатор: 1 - ось; 2 - конус; 3 - фланец
Рис. 3. Линейные и угловые ролики:
а - линейный ролик для крепления на кабельной полке; б - линейный консольный ролик; в - угловая секция роликов
Угловые секции роликов предназначены для формирования необходимых радиусов изгиба кабеля в местах поворота трассы. При больших усилиях тяжения, приложенных к кабелю, в местах поворота трассы кабель, огибая опорные ролики, может потерять цилиндрическую форму. Это объясняется тем, что многожильный кабель с жилами малого сечения в пластмассовой оболочке не обладает достаточной жесткостью. Кабель в местах контакта с роликами угловых секций может деформироваться, принимая овальную форму. Это вызывает растяжение жил кабеля, причем неравномерное, и приводит к нарушению изоляции между жилами. Конструкция угловой секции роликов, показанная на рис. 2, в, за счет специально подобранной формы ручья роликов обеспечивает минимальную деформацию поперечного сечения кабеля.
Допустимая нагрузка на угловую секцию роликов составляет не менее 5 кН. Крепление секций на монтаже осуществляется их приваркой к строительным металлоконструкциям или к специальным кронштейнам, а также может выполняться съемным на болтах. Габариты угловой секции роликов 905x142x370 мм, масса 17,7 кг.
Допустимые усилия тяжения контрольных кабелей с резиновой и поливинилхлоридной изоляциями находятся в пределах 0,3—4,6 кН для кабелей с медными жилами и 0,3—3,5 кН — с алюминиевыми жилами. Для защиты прокладываемых контрольных кабелей от воздействия механических усилий, превышающих допустимые, применяют ограничитель тяжения кабеля. Ограничитель непрерывно измеряет растягивающее усилие тяжения на кабеле и отключает тяговую лебедку при его возрастании выше допустимого.
Применяемое в организациях электроэнергетики устройство для ограничения усилий тяжения силовых кабелей рассчитано на измерение усилий до 25 кН и имеет допустимую погрешность ±5%. Поскольку наиболее часто встречающиеся значения усилий при тяжении контрольных кабелей лежат в нижней, наименее чувствительной части шкалы, такое устройство не может использоваться, так как оно не обеспечивает точность измерения усилий и сохранность протягиваемых кабелей. Описываемый ниже ограничитель тяжения кабеля рассчитан на настройку усилий 1—5 кН с точностью ±0,1 кН и гарантирует безопасную работу с любыми типами контрольных кабелей. Выбранный диапазон измерения усилий тяжения включает практически все марки кабелей, прокладываемых механизированным способом. Учтено также, что контрольные кабели небольших диаметров, допускающие малые механические усилия тяжения, должны прокладываться пучком в количестве, обеспечивающем суммарное усилие тяжения не менее 1 кН. При этом пучок кабелей должен вписываться внутрь ручьев роликов.
Рис. 4. Ограничитель тяжения кабеля
Конструкция ограничителя тяжения кабеля (рис. 3) представляет собой металлическое основание 2, на котором смонтирована система блоков и рычагов. Блоки 1 и 3 установлены непосредственно на основании. Блок 6 и ролик 10 крепятся соответственно на рычагах индикатора 5 и ограничителя 7. На основании также установлены пружинный динамометр 4, измеряющий усилие тяжения, и микровыключатель 8, отключающий подачу питания на тяговую электролебедку. При увеличении усилия тяжения выше допустимого значения воздействие троса лебедки на ролик также возрастает и становится больше усилия сжатия пружины 9. При этом рычаг ограничителя поворачивается вокруг своей оси по часовой стрелке и контактным болтом нажимает на кнопку микровыключателя. Установка срабатывания ограничителя тяжения кабеля производится изменением степени сжатия пружины с помощью регулировочного винта.
Срабатывание отключающего устройства происходит в том случае, если усилие, превышающее допустимое, воздействует не менее 2—3 с. Значение усилия, возвращающее систему в исходное положение, не превышает 20% усилия срабатывания. При механизированной прокладке кабеля ограничитель тяжения крепят к раме тяговой электролебедки. Питание отключающего устройства осуществляется переменным током напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Габариты ограничителя тяжения кабеля 720 х 120x490 мм, масса 32,5 кг.
В связи с тем, что масса барабана с кабелем может достигать 3 т и более, усилия трения скольжения при вращении барабана во время сматывания с него кабеля достигают больших значений и могут составлять до 30—40% усилий тяжения. Эта нагрузка передается на кабель, дополнительно его нагружая. С целью уменьшения усилия тяжения кабеля в комплекте с кабельными домкратами ДК-3 применяют специальные опоры.
Рис. 5. Приспособления для подъема кабельных барабанов
Опоры выполнены на подшипниках качения и соединены общей осью, закрепляемой в гнездах кабельных домкратов. Опоры могут передвигаться вдоль оси, что позволяет устанавливать на них несколько типов барабанов. Применение опор уменьшает усилия от трения в несколько раз. Конструкция опоры обеспечивает максимально допустимое усилие ее нагружения до 30 кН. Опора имеет габариты: длину 1200 мм, диаметр 86 мм; масса опоры 11,5 кг.
Комплект оснастки для механизированной прокладки контрольных кабелей с различными вариантами установки линейных роликов и угловых секций роликов позволяет осуществлять прокладку кабелей длиной до 500 м со скоростью от 0,31 до 0,51 м/с.
Как указывалось выше, для подъема барабанов с кабелем и удержания их на весу во время размотки применяют специальные кабельные домкраты. При прокладке электрических проводок систем автоматизации широкое распространение получили кабельные домкраты типа ДК-3. Подъем кабельного барабана осуществляют с помощью двух домкратов. Домкрат (рис. 5, а) представляет собой сваренную из стальных уголков стойку 1, снабженную гайкой 2 с ручками и винтом 3, В нижней части винта имеется проушина 4. При вращении гайки рычагом, в качестве которого может быть использован отрезок трубы длиной 600 мм, винт перемещается вдоль вертикальной оси. Перемещение производится до тех пор, пока отверстия в проушинах винтов не совпадут с отверстиями в кабельном барабане. Затем через эти отверстия продевают стержень (трубу, лом и т.п.) и осуществляют подъем барабана на высоту, обеспечивающую его свободное вращение и размотку кабеля.
Комплект из двух кабельных домкратов обеспечивает размотку барабанов диаметром 1000—2000 мм и массой до 6000 кг. Усилие вращения гайки домкрата при рычаге длиной 600 м равно 245—300 Н. Домкрат имеет габариты 1300x730* 1400 мм и массу 54 кг.
Наряду с серийно выпускаемыми домкратами ДК-3 монтажные организации применяют для подъема кабельных барабанов многочисленные приспособления собственных конструкций. Один из вариантов такого приспособления показан на рис. 5, б. На каркасе 5, выполненном из водогазопроводных труб, шарнирно установлена скоба 6, используемая в качестве опоры и препятствующая опрокидыванию приспособления. Сверху, по бокам каркаса, имеются цапфы 7 с боковыми вырезами для трубы-оси 8. От срыва с цапф труба-ось удерживается щеками 9. Для того чтобы приспособление не вдавливалось в грунт, предусмотрены полозья 10.
Подъем барабана осуществляется следующим образом. В отверстие кабельного барабана вставляют трубу-ось Dy = 40 мм. Двое рабочих подводят приспособление цапфами под выступающие из барабана концы трубы-оси. При этом полозья приспособления касаются земли, остальная часть Приподнята. Затем приспособление всей нижней поверхностью прижигают к земле, откидывают скобку до упора в грунт (или пол в помещении) и кабельный барабан готов к размотке. Приспособление обеспечивает подъем кабельных барабанов диаметром до 1400 мм и массой до 1400 кг. Приспособление имеет габариты 3400х 1336x950 мм и массу 87 кг.
При монтаже электрических проводок систем автоматизации наряду с прокладкой кабеля значительную трудоемкость представляют операции по затягиванию контрольного кабеля и пучков проводов в защитные трубы. Часто эти операции производят вручную ввиду отсутствия серийно выпускаемых небольших по габаритам и удобных в работе механизмов и приспособлений. В частности, это касается прокладки кабеля и проводов в трубах между протяжными коробками.
Известные механизмы для затягивания кабеля в защитные трубы недостаточно внедряются в производство, так как они громоздки, тяжеловесны, требуют наличия электропитания и т.п.
В компании "Промэнергоавтоматика" разработана портативная лебедка, не имеющая указанных недостатков и предназначенная для затягивания контрольных кабелей в защитные трубы Dy до 50 мм.
Лебедка (рис. 6) крепится губками 6 зажимного устройства непосредственно к защитной трубе возле протяжной коробки таким образом, что ее щечки 1 опираются на стенки коробки. Конструкция приспособления позволяет осуществлять его установку на протяжных коробках различных типов, имеющих разную высоту. С этой целью предусмотрена возможность перемещения зажимного устройства относительно протяжного механизма за счет перемещения болтов 7 в пазах 8 на задней стенке корпуса прижима.
Рис. 6. Приспособление для затягивания кабеля в защитные трубы:
1 - щечка; 2 - храповой механизм; 3 — вал барабана; 4 - ведущая шестерня; 5 - ведомая шестерня; 6 - губки зажимного устройства; 7 - болт; 8 - пазы
Лебедка имеет ручной привод, который состоит из рукоятки (на рис. 6 не показана), ведущей малой шестерни 4 с числом зубьев, равным 10, и ведомой шестерни 5 с числом зубьев, равным 65, глухо закрепленной на барабане. На барабан намотан стальной трос (канат) диаметром 3 мм и длиной 50 м. Канат заканчивается петлей с коушем для крепления устройства-захвата для затягивания кабеля, выполненного в виде гайки-обоймы (см. ниже) .
Если трасса защитных труб имеет мало поворотов или вообще прямолинейная и достаточно короткая, то затягивание кабеля не требует особых усилий. В этом случае рукоятку закрепляют на валу 3 барабана и затягивание выполняют без пониженной передачи. При наличии сложной трассы рукоятка закрепляется на валу малой шестерни 4.
Рис. 7. Приспособления для закрепления концов кабелей и проводов при их затягивании в защитные трубы:
а — с гайкой-обоймой; б — захват ЗП 1-2,5; I - головка; 2 - шайба; 3 - гайка-обойма; 4 — винт; 5 корпус; б - вкладыш; 7 — зажимный винт; 8, 11 - хвостовик; 9 — специальная гайка; 10 - канат; 12 - шар; 13 - специальный болт; I — тяговый трос; II - жгут проводов
Приводным механизмом лебедки может также служить ручная электрическая сверлильная машина со специальной насадкой, выполненной в виде квадратного торцевого ключа и надевающейся на хвостовик одного из валов. Для предотвращения проворачивания барабана с канатом и фиксирования при перерывах в работе лебедка снабжена храповым устройством 2. Лебедка имеет небольшие габариты (220x160x150 мм) и массу 6 кг, она значительно облегчает работу монтажников и позволяет осуществлять затягивание кабеля в защитные трубы с несколькими изгибами под прямым углом.
Для успешного выполнения операций по затягиванию контрольных кабелей и проводов в трубы важно также обеспечить надежное крепление жил кабелей и концов проводов к канату или проволоке, так как в процессе затягивания их в трубы прилагается большое усилие. Так, при затягивании жгута из 40 проводов сечением 2,5 мм2 необходимо тяговое усилие более 2000 Н.
Наиболее часто в монтажной практике применяют соединение жил кабелей и проводов со стальной тяговой проволокой с помощью скрутки, при этом прочность такого соединения зависит в основном от квалификации монтажника. Однако в процессе затягивания в местах скрутки может произойти обрыв отдельных жил кабеля или проводов из-за большого трения, а также в результате перерезания их петлей из стальной проволоки. После обрыва затягивание прекращают, так как оборванные проводники в трубах спутываются и заклинивают кабель или жгут проводов. В этом случае кабель или жгут вытягивают из труб обратно, старую скрутку вырезают, делают новую и операция повторяется вновь. При этом достаточно большое количество кабеля и провода уходит в отходы.
Для облегчения процесса затягивания кабелей и проводов в защитные трубы и закрепления их концов используют различные приспособления. Устройство (рис. 7, а), разработанное в компании "Промэнергоавтоматика", представляет собой гайку-обойму 3 со сквозными прорезями-отверстиями для проводов. Концы проводов с предварительно снятой на 30—40 мм изоляцией вставляют в отверстия гайки-обоймы и отгибают на угол 90°. Головку 1, на которую предварительно надевают шайбу 2, резьбовым стержнем ввертывают в гайку-обойму и таким образом зажимают концы всех проводов. Концы проводов, выступающие за гайку-обойму, отрезают. Тяговую проволоку или канат вставляют в проушину головки и закрепляют винтом 4. Наружный диаметр устройства меньше диаметра пучка проводов с изоляцией, поэтому свободно проходит через изгибы труб. Устройство в зависимости от диаметров труб и количества затягиваемых проводов имеет различные размеры и конструкции гайки-обоймы.
Для закрепления концов жгута проводов и жил контрольного кабеля сечением до 2,5 мм2 при затяжке их с помощью ручной лебедки в защитные трубопроводы могут использоваться также захваты типа ЗП1-2,5.
Захват (рис. 7, 6) представляет собой корпус 5, в котором при помощи зажимного винта 7 и вкладыша 6 закрепляются оголенные концы жгута проводов или жил кабеля. Зажимный винт канатом 10 соединен с шаром 12, имеющим внутреннее резьбовое отверстие для присоединения специального болта 13. Специальный болт с наружной стороны заканчивается ушком с отверстием для крепления тягового каната ручной лебедки.
Крепление каната в зажимном винте и шаре выполнено следующим образом. Концы стального каната вставлены в специальные хвостовики в форме полого усеченного конуса с толщиной стенки 0,8 мм, распущены в конусообразную форму по внутреннему размеру хвостовиков и залиты припоем ПОС-30. В специальной гайке зажимного винта и шара захвата предусмотрены конические выточки для установки и закрепления хвостовиков стального каната.
Крепление проводов в захвате производят в следующем порядке. Удаляют оболочку с конца контрольного кабеля на длине 100 мм, а изоляцию с концов проводов и жил кабелей на длине 30 мм. Оголенные концы проводов или жилы кабеля разделяют на два равных пучка и заводят их с двух сторон в отверстие между корпусом 5 и вкладышем 6, после этого зажимают их с помощью зажимного винта 7.
Протягивают провода или контрольный кабель через участок защитного трубопровода плавным вращением ручной лебедки. Использование в качестве тягового механизма лебедок с электрическим или каким-либо другим приводом не разрешается.
В поставочный комплект входят четыре захвата для затягивания проводов и кабелей в трубы Dy, равным 15, 20 (25), 32 (40) и 50 мм. Максимальное количество одновременно затягиваемых проводов (сечением 2,5 мм2) в защитные трубопроводы составляет: для труб Dy = = 15 мм — 4; Dy = 20 мм и Dy = 25 мм — 13 и 18; Dy = 32 мм и Dy ~ - 40 мм — 23 и 35; Dy = 50 мм — 55.
Захват обеспечивает затягивание проводов и контрольного кабеля в трубы, имеющие наибольшую допустимую длину 20 м и количество изгибов не более трех. Усилие затягивания составляет: для труб
Dy = 15 мм - 500 H; Dy = 20 (25) мм - 750 Н; Dy = 32 (40) мм - 1500 Н; Dy = 50 мм - 2500 Н.
Футляр комплекта захватов имеет габариты 100*80x155 мм и массу 1,7 кг.
